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Materiales compuestos

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on 17 October 2013

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Materiales compuestos
Clasificación:
Los materiales compuestos se pueden dividir en tres grandes grupos:
Se considera un material compuesto si tiene las siguientes características:
Compuestos de matriz cerámica:
• Hormigón/Concreto
• Carbono-carbono reforzado (fibra de carbono en matriz de grafito).
• Hueso (matriz ósea reforzada con fibras de colágeno)
• Adobe (barro y paja)

Compuestos de matriz orgánica/agregado cerámico
• Madreperla o nácar
• Concreto asfáltico

Madera mejorada
• Contrachapado
• Tableros de fibra orientada (OSB).
• Trex


Son materiales formados por la unión de dos materiales para obtener nuevas propiedades que no se logran obtener en los materiales originales.
Son seleccionados para obtener combinaciones como la rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.

Materiales Compuestos reforzados con fibras:
Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra fuerte que proporciona al material su fuerza a tracción, mientras que otro componente (llamado matriz) que suele ser una resina como epoxy o poliéster que envuelve y liga las fibras, transfiriendo la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas con las líneas de tensión.

En términos de fuerza, las fibras (responsables de las propiedades mecánicas) sirven para resistir la tracción, la matriz (responsable de las propiedades físicas y químicas) para resistir las deformaciones, y todos los materiales presentes sirven para resistir la compresión, incluyendo cualquier agregado.
Los golpes o los esfuerzos cíclicos pueden causar que las fibras se separen de la matriz, lo que se llama delaminación.

Materiales compuestos

estructurales:
Clasificados por el tipo de fibra:
• Madera (fibras de celulosa en una matriz de lignina y hemicelulosa)
• Plástico reforzado de fibra de carbono o CFRP o
• Plástico reforzado con vidrio (GRP, GFRP o, informalmente, "fibra de vidrio")


Clasificados por la matriz:

Termoplásticos reforzados por fibra larga.
• Termoplásticos tejidos de vidrio.
• Compuestos termoformados o termoestables.

Compuestos de matriz metálica o MMCs:
• Cermet (cerámica y metal).
• Fundición blanca.
• Metal duro (carburo en matriz metálica)
• Laminado metal-intermetal.

Materiales Compuestos reforzados con partículas.
• Formados por dos o más componentes
• Presentan diferentes fases químicas, insolubles entre si y separados por una interfase
• Las propiedades mecánicas son superiores a las originales.
• No se considera como un material compuesto los materiales polifásicos

¿Porque Surgen ?
Este tipo de materiales surgen con la necesidad de obtener materiales que combine las propiedades de los cerámicos, plásticos y metales.
La mayoría de los materiales compuestos surgen artificialmente, pero otros como la madera y los huesos aparecen en la naturaleza.
Estructura de los materiales compuestos:
Matriz:
Es el volumen donde se encuentra el refuerzo, es fácil de distinguir por ser continuo. Las matrices se pueden clasificar en orgánicas e inorgánicas.
Los materiales compuestos están formados por dos fases; una continua denominada matriz y otra dispersa denominada refuerzo. El refuerzo proporciona las propiedades mecánicas al material compuesto y la matriz la resistencia térmica y ambiental. Matriz y refuerzo se encuentran separadas por la interfase.

Los materiales compuestos de matriz metálica (CMM) han sido destinados especialmente a aplicaciones estructurales en la industria automotriz, aeroespacial, militar, eléctrica y electrónica, las cuales usualmente exigen alta rigidez, resistencia y módulo específico.

Refuerzos
:Los tipos de refuerzo se pueden clasificar en tres categorías: fibras, whiskers y partículas.


Fibras Continuas:

En el caso de las fibras metálicas, los problemas de ataque químico por parte de la matriz, los posibles cambios estructurales con la temperatura, la posible disolución de la fibra en la matriz y la relativamente fácil oxidación de las fibras de metales refractarios .

Partículas:

El uso de partículas como material reforzante, tiene una mayor acogida en los CMM, ya que asocian menores costos y permiten obtener una mayor isotropía de propiedades en el producto. Sin embargo, para tener éxito en el CMM desarrollado, se debe tener un estricto control del tamaño y la pureza de las partículas utilizadas.

Fibras discontinuas o whiskers:

Las fibras discontinuas utilizadas normalmente para la producción de CMM son comercializadas en diferentes diámetros (entre 3 y 5 mm). El uso de éste tipo de fibras conduce a propiedades inferiores que las fibras continuas, por lo que su costo se reduce.
Están compuestos por partículas de un material duro y frágil dispersas discreta y uniformemente, rodeadas por una matriz más blanda y dúctil
Tipos: Compuestos endurecidos por dispersión Compuestos con partículas propiamente dichas.


• La fase es generalmente un óxido duro y estable.
• El agente debe tener propiedades físicas óptimas.
• No deben reaccionar químicamente el agente y la fase.
Deben unirse correctamente los materiales


Están formados tanto por composites como por materiales sencillos y sus propiedades dependen fundamentalmente de la geometría y de su diseño. Los más abundantes son los laminares y los llamados paneles sandwich.
Los laminares están formadas por paneles unidos entre si por algún tipo de adhesivo u otra unión. Lo más usual es que cada lámina esté reforzada con fibras y tenga una dirección preferente, más resistente a los esfuerzos.

Ejemplos de materiales compuestos
Exposición de Ciencia de los Materiales

Integrantes:
Laura Angarita
Camila Franklin
Alvaro Quintero
Silvia Garcia
Carlos Bayona

Universidad Pontificia Bolivariana
(Bucaramga - Colombia)
Influencia de la orientación y colocación de las fibras
Ecuaciones

- Aunque la eficacia del refuerzo con fibras discontinuas es
inferior al que se alcanza reforzando con fibras continuas, este tipo de materiales compuestos está cobrando cada vez más importancia.

- Sirva como ejemplo que en materiales reforzados con fibra
discontinua de vidrio o de carbono se están consiguiendo alcanzar módulos de elasticidad y resistencias de aproximadamente el 90% de las conseguidas con fibras continuas
Materiales compuestos con fibras discontinuas y alineadas
Materiales compuestos reforzados con fibras
discontinuas orientadas al azar
Normalmente, cuando los Materiales compuestos tienen fibras al azar, estas suelen ser discontinuas y cortas. En esta ocasión, el módulo (o la resistencia).
Donde K es el parámetro de eficiencia de la fibra, que depende de Vf y de la relación Ef/Em, y desde luego, su valor siempre será inferior a la unidad
(normalmente oscila entre 0,1 a 0,6).
APLICACIONES

(Avión espía no tripulado (Resina epoxi y fibra de carbono)

Bote de fibra poliéster y fibra de vidrio
Frente de camión (Resina poliéster y fibra de vidrio)
EJERCICIO
BIBLIOGRAFIA
http://www.monografias.com/trabajos61/materiales-compuestos-aluminio/materiales-compuestos-aluminio.shtml
http://www.utp.edu.co/~publio17/temas_pdf/compuestos.pdf
http://www.slideshare.net/raecabrera/capitulo-4-materiales-compuestos-9247513
http://ocw.upm.es/expresion-grafica-en-la-ingenieria/ingenieria-grafica-metodologias-de-diseno-para-proyectos/Teoria/LECTURA_COMPLEMENTARIA/MATERIALES/materialescompuestos.pdf
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